DE3016200A1

DE3016200A1 - Ueberlastungsschutzrelaisventil fuer kombinierte betriebs- und federspeicherbremsen von fahrzeugen, insbesondere strassenfahrzeugen

Info

Publication number: DE3016200A1
Application number: DE19803016200
Authority: DE
Inventors: Hans 6803 Edingen-Neckarhausen Grüner
Original assignee: Graubremse GmbH
Current assignee: Graubremse GmbH
Priority date: 1980-04-26
Filing date: 1980-04-26
Publication date: 1981-11-05
Also published as: FR2482029A1; GB2074680B; ES502077A0; YU107681A; FR2482029B1; DE3016200C2; IT1137462B; ES8202740A1; IT8121373A0; GB2074680A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Überlastungsschutzrelaisventil für kombinierte Betriebs- und Federspeicherbremsen von Fahrzeugen, insbesondere Straßenfahrzeugen, mit einer Vorratsdruckkammer, einer Bremskammer sowie einer ersten und einer zweiten Steuerkammer, wobei die Vorratsdruckkammer mit Druckluft aus einem Vorratsbehälter, die Bremskammer mit dem Lösedruck für die Federspeicherbremse, die eine Steuerkammer mit dem Bremsdruck der Betriebsbremse und die andere Steuerkammer mit dem Steuerdruck der Federspeicherbremse beaufschlagbar ist, sowie mit einem vom Druck in einer der Steuerkammern beaufschlagbaren Relaiskolben, der einen Doppelventilkörper betätigt, durch den die Bremskammer entweder mit der Vorratsdruckkammer oder mit der Atmosphäre verbindbar ist.

Ein derartiges Überlastungsschutzrelaisventil ist aus der DE-AS 18 14 722 bekannt. Es sind zwei Relaiskolben axial hintereinander vorgesehen, deren eine Steuerkammer über die Betriebsbremse und deren andere Steuerkammer über den Steuerdruck des Handbremsventils ansteuerbar sind. Da die Betriebsbremse positiv und die Hilfs- und/oder Feststellbremse negativ arbeitet, wird beim gleichzeitigen Betätigen beider Bremsen eine Addition der Steuerdrücke vermieden. Damit wird eine Überschreitung der maximal zulässigen Bremskraft bei-der Bremsen verhindert. Die beiden axial hintereinander in einem gemeinsamen Zylinder geführten Relaiskolben weisen verschiedene Wirkflächen auf, die unterschiedlich groß ausgebildet sind. Diese unterschiedlichen Größen ergeben sich zwangsläufig infolge der konstruktionsmäßigen Ausbildung. Da die Steuerkammer zwischen den beiden Relaiskolben einmal den einen Relaiskolben auf seiner Rückseite und zum anderen den anderen Relaiskolben auf seiner Vordarseite beaufschlagt, müssen diese beiden Relaiskolben gleichen Außendurchmesser aufweisen. Die Rückseite des unteren Relaiskolbens, deren Teilwirkfläche an die Bremskammer anschließt, ist jedoch kleiner ausgebildet, weil wirkungsmäßig die Kreisfläche des Auslaßsitzes

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des Doppelventilkörpers in Fortfall kommt. Damit ist eine Übersetzung diesbezüglich eingebaut. Der obere Relaiskolben besitzt zwecks Durchführung der Ansteuerung der Steuerkammer zwischen den beiden Relaiskolben eine Dichtung, so daß seine auf der Vorderseite vorgesehene Wirkfläche auch kleiner ist als die Wirkfläche auf der Vorderseite des unteren Relaiskolbens. Dies bedeutet schließlich, daß die von den beiden Steuerdrücken beaufschlagten Teilwirkflächen ungleich groß sind, so daß hinsichtlich jedes Steuerdruckes eine unterschiedliche über- bzw. Untersetzung vorliegt. Die Steuerdrücke werden somit ungleich verarbeitet. Dies kann zu Löseschwierigkeiten der Federspeicherbremse führen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Überlastungsschutzrelaisventil der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß konstruktiv völlige Freiheit ünsichtlich der Über- bzw. Untersetzung der eingesteuerten Drücke im Verhältnis zum ausgesteuerten Druck besteht. Es soll also insbesondere möglich sein, die den beiden Steuerkammern zugeordneten Teilwirkflächen gleich groß zu wählen und/oder durch eine Über- bzw. Untersetzung eine Anpassung an den vom Federspeicher bestimmten Lösedruck zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Relaiskolben zusätzlich zu seiner einen, der einen Steuerkammer zugeordneten Teilwirkfläche, auf der gleichen Seite eine weitere, der anderen Steuerkammer zugeordnete Teilwirkfläche aufweist. Damit ist es möglich, die Teilwirkflächen unabhängig voneinander zugestalten, insbesondere gleich groß auszubilden, so daß die beiden Steuerdrücke gleichwertig behandelt werden. Diese beiden Teilwirkflächen können auch unabhängig von der über die Bremskammer beaufschlagten Teilwirkfläche gewählt werden, so daß jede gewünschte über- und Untersetzung realisierbar ist.

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Dei. Relaiskolben kann auf seiner der Bremskammer zugekehrten .Rückseite zwei von einer Dichtung getrennte Teilwirkflächen aufweisen, von denen die eine vom Druck in der Bremskammer und die andere von der Atmosphäre beaufschlagbar ist. Auch die Größe dieser dritten Teilwirkfläche kann unabhängig von den beiden anderen Teilwirkflächen auf der Vorderseite des Relaiskolbens dimensioniert werden. Zusätzlich tritt der besondere Vorteil auf, daß die auf diese Weise gebildete Zwischenkammer an die Atmosphäre angeschissen ist, wobei, die der Bremskammer am nächsten liegende Steuerkammer durch zwei Dichtungen von der Bremskammer getrennt ist. Da die Zwischenkammer immer mit der Atmosphäre verbunden ist, können sich geringfügige Undichtigkeiten an den beiden erwähnten Dichtungen nicht so nachteilig auswirken, als wenn nur eine einzige Dichtung zwischen der Steuerkammer und der Bremskammer vorgesehen ist.

Insbesondere ist es/nöglich, daß die beiden Teilwirkflächen auf der Vonferseite und die vom Druck in der Bremskammer beaufschlagte Teilwirkfläche auf der Rückseite des einzigen Relaiskolbens gleich groß ausgebildet sind, so daß hinsichtlich jedes Steuerdruckes eine übersetzung von 1 : 1 erreicht wird.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Überlastungsschutzrelaisventils ist noch der folgende besondere Vorteil verbunden:

Im Gegensatz zum Stand der Technik führt jede Betätigung der Hilfs- und/oder Feststellbremse und jede Betätigung der Betriebsbremse zu einer Bewegung des Relaiskolbens, so daß die Gefahr, daß sich dieser Kolben festsetzt, praktisch nicht vorhanden ist. Außerdem ist die Beanspruchung der Dichtungen zwischen den verschiedenen Teilwirkflächen günstiger als im Stand der Technik,

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Der Relaiskolben kann auf seiner Vorder- und Rückseite jeweils als Stufenkolben ausgebildet sein. Es ist möglich, den Relaiskolben einstückig auszubilden. Es ist aber auch realisierbar, wenn der Relaiskolben aus zwei oder mehr Teilen besteht, die mit Hilfe von Anschlägen aneinander abgestützt sind. Bei mehrteiliger Ausbildung des Relaiskolbens kann sich die Anzahl der Dichtungen erhöhen. Zur Bildung der zweiten Teilwirkfläche auf der Vorderseite des Relaiskolbens kann ein Ringkolben vorgesehen sein, der den übrigen Kolbenteil des Relaiskolbens umgbt. Es ist aber auch möglich, daß der Relaiskolben in axialer Richtung geteilt ist und daß der der Bremskammer zugekehrte Kolbenteil zum Zwecke der Entlüftung einer der vierten Teilwirkfläche zugeordneten Zwischenkammef hohl ausgebildet ist. Damit ist eine günstige Entlüftungsmöglichkeit gegeben und andererseits die Möglichkeit geschaffen, daß die dritte Teilwirkflache, die über die Bremskammer beaufschlagt wird, je nach Erfordernis dimensioniert werden kann.

In dem durch den hohlen Kolbenteil gebildeten Kanal kann eine Düse vorgesehen sein, um die in die Zwischenkammer einströmende bzw. aus dieser ausströmende Luft als Dämpfung für die Bewegungen des Relaiskolbens heranzuziehen. Damit wird insbesondere einem Rattern des Relaiskolbens entgegengewirkt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine kombinierte Betriebs- und Federspeicherbremsanlage mit dem erfindungsgemäßen überlastungsschutzrelaisventil,

Fig. 2 einen Halbschnitt einer ersten Ausführungsform des Überlastungsschutzrelaisventils,

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Fig. 3 einen Halbschnitt einer weiteren Ausführungsform des Uberlastungsschutzrelaisventils und

Fig. 4 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform des Überlastungsschutzrelaisventils.

Die in Fig. 1 dargestellte Bremsanlage besitzt einen Kompressor 1, einen Druckregler 2, ein Vierkreisschutzventil 3, drei Luftbehälter 4, 5, 6, ein Zweikreisbremsventil 7 für die Betriebsbremse, ein Handbremsventil 8 für die Hilfs- und/oder Feststellbremse, ein Anhängersteuerventil 9, einen automatisch lastabhängigen Bremskraftregler 10, ein Prüfventil 11, ein überlastschutzrelaisventil 12, Membranbremszylinder 13 für die Vorderachse, Membranfederspeicher-Bremszylinder 14 für die Hinterachse sowie einen Kupplungskopf 15 für die Vorratsleitung und einen Kupplungskopf für die Bremsleitung. Die einzelnen Aggregate sind durch die dargestellten Leitungsverbindungen miteinander verbunden, wobei an das Überlastungsschutzrelaisventil 12 eine Vorratsleitung aus dem Druckluftvorratsbehälter 6 des dritten Kreises, eine von dem Handbremsventil 8 ausgehende Steuerleitung 18 und eine von dem Zweikreisbremsventil 7 ausgehende Steuerleitung 19 herangeführt sind. Von dem Überlastungsschutzrelaisventil 12 führen die beiden Leitungen 20 zu dem Federspeicherteil jedes kombinierten Membran-Federspeicher-Bremszylinders 14. Es versteht sich, daß die Hilfs- und/oder Feststellbremse mit Hilfe des Handbremsventils 8 indirekt arbeitet, also eine Bremsung in dem kombinierten Membran-Federspeicher-Bremszylinder 14 durch eine Entlüftung der Leitung 18 ausgelöst wird. Die Betriebsbremse hingegen arbeitet mit einem positiven Steuersignal; durch Druckanstieg in der Leitung 19, welches letztlich zu einer Bremsung über den Membranteil des kombinierten Membran-Federspeicher-Bremszylinders 14 führt, wird der Federspeicherteil, gelöst oder gelöst gehalten.

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Das Überlastungsschutzrelaisventil 12 gemäß Fig. 2 besitzt ein Gehäuse 21", in welchem ein Relaiskolben 22 verschiebbar gelagert ist. Der Relaiskolben 22 ist einstückig ausgebildet. Er trägt an seinem unteren Ende einen Auslaßsitz 23. Ihm sind die Dichtungen 24 und 25 zugeordnet. Auf der Vorderseite des Relaiskolbens 22 wird als Kreisringfläche von der Dichtung 24 die erste Teilwirkfläche 26 eingeschlossen, die die erste Steuerkammer 27 begrenzt, die mit dem Anschlußstutzen 28 in dauernder Verbindung steht, an welchem beispielsweise das Handbremsventil 8 über die Leitung 18 angeschlossen ist. Auf der gleichen Vorderseite des Relaiskolbens 22 ist zwischen den Dichtungen 24 und 25 die als Kreisringfläche ausgebildete zweite Teilwirkfläche 29 vorgesehen, die die zweite Steuerkammer 30 begrenzt, an die die Leitung 19 bzw. das Zweikreisbremsventil 7 mit seinem einen Steuerleitungsausgang angeschlossen ist. Die Leitung 19 führt dabei zu einem Stutzen 51, über den vermittels eines Kanals 52 dauernd Verbindung zu der zweiten Steuerkammer 30 besteht. Auf seiner Rückseite besitzt der Relaiskolben 22 eine dritte Teilwirkfläche 31 und eine vierte Teilwirkfläche 32,- die infolge einer herausgenommenen Dichtung dauernd miteinander in Verbindung stehen und eine Bremskammer 33 begrenzen. Bei der dritten Teilwirkfläche 31 handelt es sich um eine Kreisringfläche, die sich aus der Durchmesserdifferenz der herausgenommenen Dichtung und dem Durchmesser des Auslaßsitzes 23 ergibt. Ebenso handelt es sich bei der vierten Teilwirkfläche 32 auch um eine Kreisringfläche entsprechend der Differenz des Durchmessers der Dichtung 25 und der herausgenommenen Dichtung. Die geometrischen Abmessungen können beispielsweise so gewählt sein, daß die erste Teilwirkfläche 26 und die zweite Teilwirkfläche 29 gleich groß ausgebildet sind, während die über die Bremskammer 33 beaufschlagten Teilwirkflächen 31 und 32 um die Kreisfläche des Auslaßsitzes 23 kleiner ist als die Summe der Teilwirkflächen 26 und 29. In diesem Fall wird eine Druck-

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Untersetzung von etwa 1 : 2 erreicht.

Im Gehäuse 21 ist ein Doppelventilkörper 34 federnd aufgehängt, der mit einem eingezogenen Gehäuserand 35 das Einlaßventil 34, 35 und mit dem Auslaßsitz 23 das Auslaßventil 34, 23 bildet. Eine Vorratsdruckkammer 36 steht über den Stutzen

37 mit der Leitung 17 zum Druckluftvorratsbehälter 6 in dauernder Verbindung. Der Doppelventilkörper 34 ist hohl ausgebildet und in einem Deckel 38 dichtend gelagert, durch den hindurch die Entlüftung über ein Platterventil 39 in die Atmosphäre führt. Der Doppelventilkörper 34 ist über eine Feder 40 am Deckel 38 abgestützt. Die Bremskammer 33 führt andererseits zu einem oder mehreren Anschlußstutzen 41, an dem oder den die Leitungen 20 zu dem Federspeicherteil des Membran-Federspeicher-Bremszylinders 14 abzweigen. Im Deckel

38 ist eine Ausgleichskammer 42 vorgesehen, die über Bohrungen 43 und einen Kanal 44 in dauernder Verbindung mit der Bremskammer 33 steht. Die Ausgleichskammer 42 dient der Entlastung des Doppelventilkörpers 34. Es wird die Flächendifferenz zwischen dem von dem vorspringenden Gehäuserand 35 gebildeten Einlaßsitz und dem Auslaßsitz 23 ausgeglichen oder überkompen-. siert.

Bei der Ausführungsform des Uberlastungsschutzrelaisventils nach Fig. 3 istjeine Dichtung .45 in den Relaiskolben 22 eingesetzt, so daß damit die dritte Teilwirkfläche 31 von der vierten Teilwirkfläche 32 getrennt ist. Von der Bremskammer 33 ist hier eine Zwischenkammer 46 abgeteilt, die über einen Kanal 47 und eine darin eingesetzte Düse 48 in dauernder Verbindung mit der Atmosphäre steht. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 kann die Geometrie so gewählt sein, daß die erste Teilwirkfläche 26, die zweite Teilwirkfläche 29 und die dritte Teilwirkfläche 31 genau gleich groß ausgebildet sind. Der Relaiskolben 22 kann

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hier in radialer Richtung geteilt und mit einem Ringkolben 22* versehen sein, der eine weitere Dichtung 49 trägt, über den Anschlag 50 liegt der Ringkolben 22' an dem übrigen Teilkölben des Relaiskolbens 22 an.

Bei der Ausführungsform des Überlastungsschutzrelaisventils 12 nach Fig. 4 ist der Relaiskolben 22 in axialer Richtung geteilt, so daß hier der Kolbenteil 22'' funktioneller Bestandteil des Relaiskolbens 22 ist. Es versteht sich, daß die radiale Teilung gemäß Fig. 3 und die axiale Teilung gemäß Fig. 4 auch kombiniert angewendet werden können. Wenn die in Fig. 4 dargestellten Dichtungen 24 und 45 auf dem gleichen Durchmesser liegen, dann kann beispielsweise die erste Teilwirkflache 26 und die zweite Teilwirkfläche 29 gleich groß und die dritte Teilwirkfläche 31 vergleichsweise um die Fläche des Auslaßsitzes 23 kleiner gestaltet sein. Damit werden die beiden Steuerdrücke gleich behandelt und es ist eine geringfügige Übersetzung eingebaut.

Die Überlastungsschutzrelaisventile 12 gemäß den Fig. 2 bis 4 sind in unbelüftetem Zustand dargestellt. Dies bedeutet, daß das Handbremsventil 8 auf Entlüftung der Leitung 18 geschaltet ist, so daß der Federspeicherteil der kombinierten Membran-Federspeicher-Bremszylinder 14 eine Feststellbremswirkung ausübt. Zum Lösen der Feststellbremse wird das Handbremsventil 8 umgeschaltet, so daß die erste Steuerkammer 27 über die Leitung 18 belüftet wird. Damit wandert der Relaiskolben 22 nach unten. Das Auslaßventil 34, 32 wird geschlossen und das Einlaßventil 34, 35 geöffnet, so daß der in der Vorratsdruckkammer 36 anstehende Vorratsdruck in die Bremskammer 33 und von dort über die Leitung 20 zu den kombinierten Federspeicherbremszylindern 14 gelangen kann, so daß diese gelöst werden. Der ausgesteuerte Lösedruck wirkt gleichzeitig auf die dritte Teilwirkfläche 31 oder gemäß Fig. 2 auf die dritte und vierte Teilwirkfläche 31 und 32. Durch die gewählte Übersetzung bei der Ausführungsform

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gemäß Fig. 2 kann beispielsweise eine genaue Anpassung an den von dem Federspeicherteil des kombinierten Bremszylinders vorgegebene Lösekraft bzw. an den Lösedruck erzielt werden.

Wird bei gelösterFeststellbremse eine Betriebsbremsung eingeleitet, dann fließt Druckluft über die Leitung 19, den Stutzen 51, den Kanal 52 in die zweite Steuerkammer 30. Da vorher die Hilfs- und/oder Feststellbremse gelöst war, tritt hier keine weitere Reaktion ein.

Ist hingegen bei gelöster Betriebsbremse die Hilfs- und/oder Feststellbremse im Sinne einer Bremswirkung betätigt, dann ist auch die erste Steuerkammer 27 entlüftet worden, so daß letztlich auch die Bremskammer 33 entlüftet an die Atmosphäre angeschlossen ist. Demzufolge kann die Speicherfeder der Hilfs- und/oder Feststellbremse eine Bremswirkung ausüben. Wird nun zusätzlich die Betriebsbremse betätigt, also Steuerdruck in die zweite Steuerkammer 30 geschickt, dann bewegt sich auch jetzt der Relaiskolben 22 bzw. seine Teile 22' und 22" nach unten, so daß das Auslaßventil 34, 23 geschlossen und das Einlaßventil 34, 35 geöffnet wird. Dies bedeutet, daß in die Bremskammer 33 wiederum Bremslösedruck für den Federspeicherteil ausgesteuert wird, so daß die Hilfs- und/oder Feststellbremse gelöst wird. Eine Addition von Bremskräften tritt also am kombinierten Federspeicherbremszylinder 14 nicht ein. Es versteht sich, daß auch bei umgekehrter Betätigungsreihenfolge, wenn also zunächst über die Betriebsbremse eine Bremsung ausgelöst und anschließend über die Hilfsbremse eine zusätzliche Bremsung ausgelöst werden soll, eine Addition der Bremskräfte am Federspeicherbremszylinder nicht eintritt.

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Claims

YOUR REF. YOUR LETTER OUR REF. FOTTERWEq 6

Graubremse GmbH, Eppelheimer Str. 76, 6900 Heidelberg

Überlastungsschutzrelaisventil für kombinierte Betriebs- und Federspeicherbremsen von Fahrzeugen, insbesondere Straßenfahrzeugen

Patentansprüche :

iy Überlastungsschutzrelaisventil für kombinierte Betriebsund Federspeicherbremsen von Fahrzeugen, insbesondere Straßenfahrzeugen, mit einer Vorratsdruckkammer, einer Bremskammer, sowie einer ersten und einer zweiten Steuerkammer, wobei die Vorratsdruckkammer mit Druckluft aus einem Vorratsbehälter, die Bremskammer mit dem Lösedruck für die Federspeicherbremse, die eine Steuerkammer mit dem Bremsdruck der Betriebsbremse und die andere Steuerkammer mit dem Steuerdruck der Federspeicherbremse beaufschlagbar ist, sowie mit einem vom Druck in einer der Steuerkammern beaufschlagten Relaiskolben, der einen Doppelventilkörper betätigt, durch den die Bremskammer entweder mit der Vorratsdruckkammer oder mit der Atmosphäre verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaiskolben (22;

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22') zusätzlich zu seiner einen, der einen Steuerkammer (27) zugeordneten Teilwirkfläche (26) auf der gleichen Seite eine weitere, der anderen Steuerkammer (30) zugeordnete Teilwirkflache (29) aufweist.
2. Uberlastungsschutzrelaisventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaiskolben (22; 22, 22'; 22, 22") auf seiner der Bremskammer (33) zugekehrten Rückseite zwei von einer Dichtung (45) getrennte Teilwirkflachen (31, 32) aufweist, von denen die eine vom Druck in der Bremskammer (33) und die andere von der Atmosphäre beaufschlagbar ist.
3. Überlastungsschutzrelaisventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilwirkflachen (26, 29) auf der Vorderseite und die vom Druck in der Bremskammer (33) beaufschlagte Teilwirkfläche (31) gleich groß ausgebildet sind.
4. Überlastungsschutzrelaisventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaiskolben (22) auf seiner Vorder- und Rückseite jeweils als Stufenkolben ausgebildet ist.
5. Überlastungsschutzrelaisventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaiskolben

(22) aus zwei oder mehreren Teilen besteht, die mit Hilfe von Anschlägen (50, 50' ) aneinander abgestützt sind.
6. Überlastungsschutzrelaisventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der zweiten Teilwirkfläche (29) auf der Vorderseite des Relaiskolbens (22) ein Ringkolben (22') vorgesehen ist.
7. Überlastungsschutzrelaisventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaiskolben (22) in axialer Richtung ge-

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teilt ist und daß der der Brennkammer (33) zugekehrte Kolbenteil (22")' zum Zwecke der Entlüftung einer der vierten Teilwirkfläche (32) zugeordneten Zwischenkammer (46) hohl ausgebildet ist.
8. Überlastungsschutzrelaisventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durch den hohlen Kolbenteil gebildeten Kanal (47) eine Düse (48) vorgesehen ist.

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